Предложена оптимальная архитектура лунного модуля
Исследователи из Сколтеха и Массачусетского технологического института проанализировали несколько десятков вариантов архитектуры лунного модуля. Ученые выбрали оптимальную по эффективности и стоимости версию преодоления «последней мили» в рамках будущего полета на Луну — доставки астронавтов с орбитальной лунной станции на поверхность Луны и обратно. Статья опубликована(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576521000151?via%3Dihub в журнале Acta Astronautica.
Российские и американские ученые разработали математические модели для оценки наиболее перспективных схем посадки на Луну для программы Artemis, запущенной правительством США в 2017 году. Цель программы — высадка людей на южный полюс Луны к 2024 году. В рамках программы планируется использовать новую лунную орбитальную платформу-шлюз Lunar Gateway в качестве постоянной космической станции, откуда многоразовые модули будут доставлять астронавтов на Луну. Реализация новой концепции требует разработки новых схем посадки на поверхность Луны.
При моделировании исследователи исходили из предположения, что платформа Lunar Gateway будет располагаться на почти прямолинейной гало-орбите около точки Лагранжа L2 — эта предпочтительный вариант размещения станции, позволяющий высадку астронавтов на южном полюсе Луны. Ученые смоделировали вариант, в котором экипаж из четырех астронавтов проведет на Луне около семи суток, варьируя количество ступеней и тип топлива. В общей сложности было проанализировано 39 вариантов будущей системы посадки человека на Луну.
Сначала команда определила базовый набор архитектурных решений: количество ступеней и тип топлива для каждой ступени посадочного модуля. После данные были обобщены в виде математических моделей, с помощью которых исследователи провели комплексное численное исследование вариантов построения системы, комбинируя различные архитектурные решения. На заключительном этапе было проанализировано полученное пространство решений и отобраны предпочтительные варианты, которые могут быть интересны специалистам, участвующим в проектировании лунных посадочных модулей.
Анализ показал, что для систем одноразового использования наиболее удачным решением будет двухступенчатая архитектура. Однако для многоразовых кораблей одноступенчатые и трехступенчатые системы быстро начинают конкурировать с двухступенчатыми. Наиболее удачным для краткосрочных лунных миссий является многоразовый одноступенчатый модуль на жидком кислороде и жидком водороде. Однако авторы подчеркивают, что это предварительный анализ, в котором не учитываются безопасность экипажа, вероятность успеха миссии, а также риски управления проектом. Ученые планируют в будущем расширить рамки своей работы и провести комплексное исследование системной архитектуры всей исследовательской инфраструктуры, являющейся неотъемлемой частью всех перспективных программ пилотируемых космических полетов на Луну.